[发明专利]一种三被动自由度外骨骼踝关节机构

摘要

本发明公开了一种三被动自由度外骨骼踝关节机构，包括从上到下依次连接的踝关节连杆装置、踝关节座装置和足底装置。踝关节连杆装置中通过小腿杆件、踝关节轴和第一踝关节连杆构成了跖屈/背伸自由度机构；踝关节座装置中第二踝关节连杆与踝关节座之间通过扭转弹簧形成了被动内旋/外旋自由度机构；足底装置中通过弹簧片和鞋底形成了内翻/外翻自由度机构。本发明为一种纯机械结构，结构紧凑简单，轻便耐用，无需增加额外的动力源与传动系统，可代替目前外骨骼机器人上的无动力踝关节；保留踝关节三个自由度的同时保证了外骨骼踝关节与人体踝关节最大程度的贴合，并且操作简单，不会影响外骨骼机器人的行走。

主权项

1.一种三被动自由度外骨骼踝关节机构，其特征在于：包括从上到下依次连接的踝关节连杆装置（1）、踝关节座装置（2）和足底装置（3）；/n所述踝关节连杆装置（1）包括小腿杆件（101）、第一踝关节连杆（106）和踝关节固定盒（103）；/n所述小腿杆件（101）的底部通过螺栓固定连接到踝关节轴（102）的一端，踝关节轴（102）的另一端置入到第一踝关节连杆（106）顶部的装配孔内，装配孔的左侧和右侧分别设有支撑平台（1061）；/n所述踝关节固定盒（103）上部的左侧和右侧分别设有竖向的螺纹通孔（1031），螺纹通孔（1031）内设有弹簧（104）和导向杆（105），螺纹通孔（1031）的顶部装配有螺钉；踝关节固定盒（103）的下部设有一个空腔，螺纹通孔（1031）的底部位于空腔内；/n弹簧（104）套在导向杆（105）上，导向杆（105）的底座置于第一踝关节连杆（106）顶部的支撑平台（1061）上；/n所述踝关节座装置（2）包括圆环形的盖板件（201）、第二踝关节连杆（202）、扭转弹簧（204）和踝关节座（205）；/n所述第二踝关节连杆（202）的顶部插入到第一踝关节连杆（106）的底部中并通过卡套（107）固定，第二踝关节连杆（202）的中部设有环状突起，第二踝关节连杆（202）的底部通过第一平键（203）与扭转弹簧（204）的内圈连接；扭转弹簧（204）的外圈通过第二平键（206）与踝关节座（205）的内圈连接；/n盖板件（201）中部的圆形通孔的直径小于第二踝关节连杆（202）中部的环状突起的直径，盖板件（201）套在第二踝关节连杆（202）的上端并通过螺栓与踝关节座（205）的顶部固定连接，以此将扭转弹簧（204）限制在踝关节座（205）内；/n所述扭转弹簧（204）包括内圈和外圈，内圈和外圈通过弹簧片组连接到一起，内圈设有与第一平键（203）装配的第一键槽（2041），外圈设有与第二平键（206）装配的第二键槽（2042）；/n所述足底装置（3）包括位于底层的鞋底（302）和粘接在鞋底（302）上的弹簧片（301），鞋底（302）和弹簧片（301）的外侧均设有一个形状相同的横向突出部，鞋底（302）和弹簧片（301）的横向突出部通过螺栓与踝关节座（205）的底部固定连接。/n